Témata
Reklama

Jak úspěšné soustružit tvrzené součástí

Soustružení tvrzených součástí (HPT) se v průběhu posledních 10 -15 let stalo respektovanou a cenově efektivní alternativou k broušení. Bylo prokázáno, že díky této metodě lze zkrátit dobu obrábění a snížit náklady o 70% i více. Ale vedle výhod souvisejících se zkrácením vlastního času cyklu, nabízí HPT i celou řadu dalších výhod. HPT je definováno jako soustružení ocelí s tvrdostí vyšší než 45 HRC (obvykle v rozmezí 55-68 HRC), přičemž jako typické příklady obráběných součástí lze zmínit brzdové kotouče, převodová kola, pastorky řízení, sedla ventilů, písty, vložky válců nebo tělesa spojek.

Technologie soustružení tvrzených součástí umožňuje flexibilní využití nástroje, protože stejný nástroj je možné použít pro vnější i vnitřní obrábění. Na jediné upnutí lze rovněž obrábět i složité tvary součástí, což pomáhá snížit náklady na obrobenou součást. Ve srovnání s broušením je HPT metodou, která je také mnohem šetrnější k životnímu prostředí, protože se při ní nepoužívá řezná kapalina a nedochází k potížím s odpady vznikajícími při broušení.

Reklama
Reklama

CBN nebo řezná keramika

Použití běžných nástrojových tříd břitových destiček pro obrábění tvrzených ocelí nemá šanci na úspěch. Aby byl proces úspěšný, je namísto nich nutné použít pro soustružení tvrzených součástí HPT kubický nitrid boru CBN nebo keramické nástrojové třídy. Moderní CBN břitové destičky nabízejí až osm řezných hran na jednu břitovou destičku a konstrukční řešení, které u negativních břitových destiček ještě více zvyšuje bezpečnost a spolehlivost a posiluje vzájemnou mechanickou vazbu mezi funkční částí z CBN a nosičem. Společnost Sandvik Coromant nabízí CBN nástrojové třídy břitových destiček pro spojité a lehké přerušované řezy (CB7015), lehké až těžké přerušované řezy (CB7025) nebo těžké přerušované řezy a nestabilní podmínky (CB7525).

CBN břitové destičky prokázaly svou schopnost odolávat vysokým řezným silám a teplotám působícím v místě řezu a dlouhodobě si uchovat svou řeznou hranu. Pro lehké dokončovací HPT však může být výhodné také použití keramických nástrojových tříd s dobrou tepelnou odolností a vysokou odolností proti otěru.

V případě, že nároky na kvalitu obrobené plochy nejsou příliš vysoké, lze řeznou keramiku použít pro obrábění materiálů s tvrdostí v rozmezí 50–60 HRC. Společnost Sandvik Coromant nabízí různé typy vysoce výkonných nástrojových tříd pro vysokorychlostní dokončování za stabilních podmínek (CC650); aplikace při polodokončovacích operacích používaných při obrábění slitin s vysokou tepelnou odolností, u kterých se lze setkat s určitou nestabilitou (CC650); hrubování až polodokončování s přerušovanými řezy (CC670) a polodokončování se spojitými řezy (CC6050).

Úspěch vyžaduje přípravu

S ohledem na dosažení co nejlepších výsledků při soustružení tvrzených součástí je třeba vytvořit zkosení a zaoblení hran a rohů ještě v měkkém stavu. Velice důležitá je také dobrá stabilita obráběcího stroje a upnutí a vyrovnání obrobku. Všeobecně dodržovaným pravidlem je, že v případě podepření obrobku pouze na jednom konci je doporučený poměr délky vůči průměru 2:1. Jestliže je obrobek podepřen také koníkem, tento poměr lze zvýšit.

S ohledem na maximální stabilitu je žádoucí používat nástrojové držáky Coromant Capto. Vzhledem k jejich přirozené tuhosti je vhodné dávat přednost karbidovým vyvrtávacím tyčím před ocelovými. Použijte tuhý nástroj s velkým příčným průřezem a zajistěte co nejkratší vyložení nástroje. Pro CBN břitové destičky je doporučeno použití upínacího systému CoroTurn RC, který poskytuje potřebnou bezpečnost a stabilitu. Při HPT je vhodné využívat pro vstup a výstup ze záběru techniku rolování – vždy v maximální možné míře omezte nesouvislé pohyby obráběcího nástroje.

Obr. 1 – Bylo prokázáno, že soustružení tvrzených součástí umožňuje zkrácení doby obrábění a snížení nákladů o 70 % i více, přičemž nabízí vyšší flexibilitu, kratší dodací lhůty i vyšší kvalitu.

Pro vysoce přesné obrábění tvrzených součástí by obrobny měly využívat systém CoroTurn TR. Jeho upínací rozhraní iLock zaručuje extrémně bezpečné a stabilní ustavení břitové destičky v jejím lůžku. Tímto způsobem CoroTurn TR eliminuje mikropohyby břitové destičky, ke kterým může při tvarovém obrábění docházet, když je při změnách dráhy nástroje v průběhu těchto operací břitová destička vystavena působení řezných sil ve více směrech. Pro obrábění štíhlých součástí a pro vnitřní soustružení je vhodná koncepce CoroTurn 107. V naposledy zmíněném případě je také třeba zvážit použití karbidových vyvrtávacích tyčí nebo nástrojů Silent Tools.

Možnosti pro volbu geometrie

Jak asi mnozí očekávají, faktorem, který má rozhodující vliv na úspěšnost obrábění tvrzených součástí, je geometrie břitových destiček. Pro CBN břitové destičky jsou v zásadě k dispozici dva typy geometrií. Geometrie typu S se vyznačuje nejvyšší pevností břitu a její odolnost proti vylamování mikroskopických částeček ostří je zárukou konzistentní kvality obrobené plochy, naproti tomu použití geometrie typu T, která vyniká nízkými řeznými silami, umožňuje dosažení nejvyšší kvality obrobené plochy při spojitých řezech a minimální tvorby otřepů při přerušovaných řezech. S ohledem na tvar břitové destičky by obrobny měly vždy používat hladicí geometrie umožňující dosažení maximální produktivity (za předpokladu, že podmínky obrábění jsou stabilní), konkrétně geometrii WG pro polodokončování a geometrii či WH pro dokončování. Patentované konstrukční řešení hladicích geometrií WH a WG vytvořené společnosti Sandvik Coromant je založeno na propojení několika na sebe navazujících poloměrů zaoblení rohu a bylo vyvinuto speciálně pro soustružení tvrzených součástí HPT.

Obr. 2 – Strategie odebírání materiálu jedním řezem je vhodná jak pro vnější, tak i pro vnitřní obráběcí operace.

Velmi dobrou doplňkovou alternativou pro dokončování je také geometrie Xcel. Geometrie Xcel má rovnou řeznou hranu s velmi malým úhlem nastavení. Díky tomu vznikají tenké třísky a snižuje se teplota v místě řezu, což vede k pomalejšímu rozvoji opotřebení ve tvaru žlábku. Výhody geometrie Xcel jsou maximální, když je využívána celá délka řezné hrany tak, aby při přímočarých řezech bylo při dokončovacím obrábění na jeden průchod dosahováno optimální výkonnosti.

Jednou z hlavních výhod technologie HPT jako metody je odstranění nutnosti použití řezné kapaliny. Je to proto, že jak CBN, tak i keramické břitové destičky poměrně dobře snášejí vysoké teploty v místě řezu. Teplo vznikající v průběhu soustružení tvrzených součástí je obvykle z velké části pohlcováno třískami (80 %) a břitovou destičkou (10 %) a pouze zbývajících 10 % vniká do obrobku.

Volba strategie obrábění

Poslední, ale neméně důležitou věcí, kterou je při HPT třeba uvážit, je strategie obrábění, protože její výběr často vyžaduje nalezení rovnováhy mezi přesností a produktivitou.

Strategie odebrání kovu jedním řezem je vhodná jak pro vnější, tak i pro vnitřní obráběcí operace. Je však velice důležitá stabilita nástrojové sestavy a vyložení nástroje by při soustružení vnitřních ploch nemělo přesáhnout průměr vyvrtávací tyče (1x D). S ohledem na dosažení dobrých výsledků obrábění je doporučeno použití břitových destiček s geometrií typu S při středních řezných rychlostech a rychlostech posuvu. Velkou výhodou strategie jednoho řezu jsou minimální délky času cyklu, i když za cenu toho, že dochází ke zkrácení životnosti nástrojů a případně i potíží s dodržením přísných rozměrových tolerancí.

Obr. 3 – Bezobslužné obrábění s vysokou kvalitou obrobené plochy umožňuje strategie dvou řezů.

Alternativu představuje strategie dvou řezů, která umožňuje bezobslužné obrábění s vysokou kvalitou obrobené plochy. Pro hrubování je doporučeno použití břitových destiček s geometrií typu S a poloměrem zaoblení rohu 1,2 mm, pro dokončování pak výhradně břitové destičky typu T s negativní fazetou. Oba typy břitových destiček by měly mít hladicí geometrii Wiper. K hlavním výhodám strategie dvou řezů patří vyšší bezpečnost a spolehlivost, užší tolerance a případně i delší cyklus mezi jednotlivými výměnami nástrojů. Jsou však zapotřebí dva druhy břitových destiček a spolu s tím i jedna výměna nástrojů navíc.

Nikki Stokes

Sandvik Coromant

Nevena.Rasic@pinnaclemarcom.com

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 141057
Datum: 23. 09. 2014
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Chceme svítit

Povědomí o bývalém vojenském prostoru Stříbro v západní části naší republiky přinášejí buď vzpomínky osobního rázu, nebo přicházejí skrze narukované, kteří zde společně, převážně s romskými spoluobčany z tehdejšího východu Československa, v tankových praporech chránili naši republiku proti vpádu západních imperialistů. Doba se naštěstí změnila. Nyní je to rozvíjející se region jak díky blízkosti k Německu a hlavní dálniční tepně, tak i zásluhou generace techniků, kteří se zde kolem plzeňské Škody zrodili a po jejím rozpadu a rozmělnění se vydali na cestu soukromého podnikání ve strojírenském oboru. Do jedné z takových firem, nacházející se v Kladrubech u Stříbra, jsem se vypravil. Důvodem byla ukázka vzniku a růstu dalšího partnerství s dodavatelem technologií obrábění, společností Mazak.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Související články
Dny obráběcích strojů, nástrojů, robotů a softwaru

Dny otevřených dveří firmy Grumant se staly tradicí, letos proběhl již 6. ročník. Návštěvníkům byly k dispozici novinky od předních světových výrobců nástrojů a obráběcích strojů. Zajímavá byla také prezentace průmyslového robotu. Zájem zákazníků potvrzuje návštěvnost, která pravidelně stoupá s každým dalším ročníkem, a letos byl zaznamenán její rekordní nárůst.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Nebojte se výzev!

Tuto větu mi na konec rozhovoru řekl Ing. Radomír Zbožínek, člen představenstva Tajmac-ZPS, který se stále podílí na dění v mateřské firmě. Slovo "mateřská" pro pana Zbožínka platí dvojnásob, do firmy totiž nastoupil 1. listopadu 1972, takže zde "kroutí" již svou 46. sezonu. Tak akorát na to, aby jeho slova mohla posloužit i dalším lidem.

Nástrojáři sobě

V letošním roce slaví Svaz nástrojáren ČR své 20leté výročí. Při této příležitosti jsme požádali jejího předsedu představenstva doc. Ing. Václava Kličku, CSc., Ph.D., o rozhovor.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Přidaná hodnota v technologii obrábění

V tomto příspěvku bych se rád vrátil ke své návštěvě japonské firmy Kyocera. V jednom z mých minulých textů (viz www.mmspektrum.com/170111) jsem představil unikátní systém řízení pomocí takzvaných améb, který vyvinul zakladatel firmy Kyocera Dr. Kazuo Inamori. Díky tomuto systému a japonské píli a umu se firma dostala na světovou špičku v řadě oborů. Na základě osobních zkušeností pak mohu prohlásit, že to platí také pro divizi řezných nástrojů. Například rychloposuvové frézy Kyocera vysoce překračují produktivitu, která je u nás i v Evropě standardní.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

The Nexx generation

Když potřebujete rychle vyrobit funkční prototypy produktů, CNC obráběcí stroje jsou, navzdory rychlému rozvoji a rozšiřování technologie 3D tisku, stále tím nejlepším řešením. Portugalský výrobce přileb Nexx se na trhu poohlížel po vhodném stroji k rychlému prototypování. Dnes tak může experimentovat s více designovými nápady, vyrábět plně funkční prototypy a uvádět nové výrobky na trh rychleji než kdy dříve.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit